城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

超大型冷却塔随机地震响应分析

为全面掌握核电超大型冷却塔的抗震性能,首先进行结构的模态分析,然后采用振型分解反应谱法和弹性时程分析方法,计算结构在多遇地震作用下的响应,并对结构进行考虑材料和几何非线性的动力弹塑性时程分析,得到结构在罕遇地震作用下的响应。由于超大塔支柱跨度达到170m,还首次对结构进行了考虑行波效应的多点激励分析。结果表明:结构前8阶振型以局部振动为主,直到第9阶出现整体倾覆振型。在多遇地震作用下,支柱的最大位移和基底剪力均满足规范要求,且水平地震反应远大于竖向地震反应。在罕遇地震作用下,支撑结构位移角远小于规范限值,出现的塑性铰数量较少,且主要分布在支柱与壳体的连接处。多点输入对支柱内力影响较为不利,而对支柱位移和塔筒内力影响较小,塑性铰出现的数量稍多且破坏程度更加严重。     

考虑桩土效应的天津站交通枢纽地震反应分析

为弄清楚带有地下室大型复杂结构的抗震性能,本文针对天津站交通枢纽工程,分别取结构典型的横向及纵向剖面,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,建立了结构-桩-土体系相互作用的有限元模型,采用动力时程分析方法,研究体系在水平地震作用下的弹塑性动力反应规律,分析结构在地震动作用下的位移和内力的分布;并与假定刚性基础周边土简化为弹簧的结构模型的计算结果进行比较,通过两种模型的地震反应的对比分析,得到了一些有益的结论。     

盾构隧道抗震分析的整体强制反应位移法适用性研究

整体强制反应位移法采用土-结构相互作用模型,将地震作用下的土层位移以强制位移的方式施加到整个土层上,从而计算结构在地震作用下的响应。本文以天津某地铁盾构隧道为例,采用整体强制反应位移法进行地铁盾构隧道结构的抗震分析计算。为了验证该方法在复杂软土场地下盾构隧道结构抗震分析中的适用性,以时程分析法为基准,对比分析整体强制反应位移法、反应位移法和时程分析法3种方法计算出的盾构隧道结构内力图和内力峰值。研究表明,整体强制反应位移法具有较好的适用性及易操作性,具有较高的计算精度,是一种方便有效的抗震设计拟静力方法。     

列车制动力对大跨度铁路斜拉桥地震响应影响

以一大跨度铁路斜拉桥为背景,根据高速列车制动模型,获得列车制动力,采用动力时程分析方法,分析列车制动力和地震共同作用及地震单独作用下斜拉桥结构响应,在此基础上,研究列车制动力作用对结构地震响应影响。结果表明,列车制动力作用对地震作用下梁端和塔顶位移影响较塔底剪力和弯矩大。当不设置黏滞阻尼器时,列车制动力对结构地震响应影响不显著;设置黏滞阻尼器后,列车制动力对梁端位移影响显著。     

高耸进水塔结构在地震作用下的动态响应分析

针对低周往返地震作用下的应力释放和应力调整规律,引入动态接触单元,采用El Centro地震动时程分析法,研究了接触非线性问题的高耸结构动态接触分析方法。对比分析弹性连接和动态接触方法的差异性,针对进水塔相互作用体系动力特性及响应影响规律进行讨论,将该模拟方法应用到5·12汶川地震作用下的紫坪铺1#泄洪塔工程。分析认为：考虑动态接触更符合地震作用下进水塔的实际受力情况;振动位移、速度、加速度更多地取决于地基特性,受上部结构刚度变化的影响不大;该塔体的整体稳定性可以保证,与震后复核结果相符。采用动态接触研究进水塔-岩体联合动力相互作用是十分必要的。     

基于Pushover方法的漫滩软土区地铁车站抗震分析

为研究地下结构Pushover分析方法在不同条件下的适用性,基于有限元软件平台,建立长江漫滩区地铁车站土-结构二维有限元分析模型,分别采用非线性动力时程分析方法与地下结构Pushover分析方法对5种不同土体刚度模型进行抗震分析。峰值层间位移角与峰值内力的分析结果表明,当土体刚度与结构刚度一致时,地下结构Pushover分析方法计算结果与非线性动力时程分析方法计算结果相近,而当土体刚度小于结构刚度或土体刚度大于结构刚度时,Pushover分析方法计算精度下降。     

粘滞阻尼器对空间结构的振动控制效应

采用三向地震波输入对西北高烈度地震带某体育馆进行非线性时程分析,研究粘滞阻尼器对大跨空间结构抗震加固的机理和效果。以节点水平向位移、构件内力作为屋盖振动控制目标,楼层位移及剪力作为下部结构振动控制目标。时程分析表明：不同地震波作用时上部屋盖减震控制效果均较好;但下部结构减震控制对地震波频谱特性较为敏感;设置粘滞阻尼器对不同地震烈度下整体结构的动力响应均能起到有效控制作用;屋盖结构上均匀布置阻尼器比集中布置减震效果好;空间结构振型复杂,减震分析须考虑上下部结构的耦合作用。研究成果可为大跨空间结构采用粘滞阻尼器减振控制提供参考。     

强震区轻骨料混凝土桥梁地震响应研究

为研究轻骨料混凝土桥梁的地震响应,以一座强震区典型连续梁桥为研究对象,在考虑轻骨料混凝土材料特性基础上建立桥梁结构有限元分析模型,采用非线性动力时程分析法进行结构地震响应分析,研究轻骨料混凝土材料布设位置对桥梁结构动力特性和地震响应的影响,并从内力和位移响应方面与普通混凝土桥梁进行对比。结果表明:与普通混凝土桥梁相比,仅上部结构或仅下部结构采用轻骨料混凝土对降低桥墩内力并不明显,而全桥采用轻骨料混凝土能够显著降低桥墩内力。轻骨料混凝土桥梁与普通混凝土桥梁地震内力和位移响应变化趋势不同,桥墩塑性发展程度和时间存在差异。采用轻骨料混凝土桥梁方案时,应综合考虑结构质量、刚度分布及材料塑性特性与普通混凝土桥梁的不同,合理确定抗震设计方案。     

太和殿基座对上部结构抗震性能影响分析

故宫太和殿是中国古建筑的典型代表,其基座由台基和高台组成。为有效保护古建筑,采用数值模拟方法,以故宫太和殿为例,研究古建基座对上部结构抗震性能影响。基于太和殿基座、浮搁柱底、榫卯连接、斗拱等构造特征,建立两种有限元模型:不考虑基座/考虑基座。通过模态分析,研究基座对太和殿上部结构自振特性的影响;通过Ⅷ度常遇地震作用下的谱分析,研究基座对太和殿上部结构内力、变形分布及峰值的影响;通过Ⅷ度罕遇地震作用下的时程响应分析,研究基座对太和殿上部结构加速度和位移响应的影响。结果表明:考虑基座后,太和殿结构基频减小,主振型参与系数增大;Ⅷ度常遇地震作用下,太和殿结构木构架的变形及主应力峰值略有放大,墙体所受内力减小;Ⅷ度罕遇地震作用下,太和殿典型部位的木构架加速度、位移响应有不同程度放大。因此基座对太和殿上部结构动力放大作用不可忽略。     

DPCM-based vibration sensor data compression and its effect on structural system identification

Due to the large scale and complexity of civil infrastructures, structural health monitoring typically requires a substantial number of sensors, which consequently generate huge volumes of sensor data. Innovative sensor data compression techniques are highly desired to facilitate efficient data storage and remote retrieval of sensor data. This paper presents a vibration sensor data compression algorithm based on the Differential Pulse Code Modulation (DPCM) method and the consideration of effects of signal distortion due to lossy data compression on structural system identification. The DPCM system concerned consists of two primary components: linear predictor and quantizer. For the DPCM system considered in this study, the Least Square method is used to derive the linear predictor coefficients and Jayant quantizer is used for scalar quantization. A 5-DOF model structure is used as the prototype structure in numerical study. Numerical simulation was carried out to study the performance of the proposed DPCM-based data compression algorithm as well as its effect on the accuracy of structural identification including modal parameters and second order structural parameters such as stiffness and damping coefficients. It is found that the DPCM-based sensor data compression method is capable of reducing the raw sensor data size to a significant extent while having a minor effect on the modal parameters as well as second order structural parameters identified from reconstructed sensor data.     

碎石桩复合地基振动响应试验分析

采用激振法和衰减测试对碎石桩复合地基块体振动响应进行现场试验，分析了该复合地基在不同激振方式下的振动反应规律，提出了碎石桩复合地基抗压、抗弯、抗剪刚度系数线性关系。同时通过试验对比，分析了自由振动与强迫振动两种测试方法对于碎石桩复合地基测试结果的适宜性，这对复合地基的理论研究及动力基础的天然地基的设计、试验和研究都具有实际意义。     

岩溶区砌体建筑环境振动特性分析

当前地震动速度时程时域特性分析方法,仅能分析岩溶区地震动速度时程的振动周期、强弱程度与时间变动的问题,但未能准确计算岩溶区砌体建筑物自振频率,导致砌体建筑环境振动特性分析结果存在误差。深入研究岩溶区砌体建筑环境振动特性分析方法,构建混凝土损伤塑性模型,分析岩溶区砌体建筑材料的屈服(受压)应力-非弹性应变关系、开裂(受拉)应力-非弹性应变关系和损伤因子;采用贝叶斯方法检测岩溶区砌体建筑受压受拉时的自振频率,通过L-M神经网络法消除自振频率后,使用振动特性分析方法准确分析岩溶区砌体建筑环境振动特性。实验结果表明,所提方法分析准确率高达0.99,分析16栋岩溶区砌体建筑环境振动特性耗时仅有5 ms,具有较高的分析精度和效率。     

台湾某钢框架大楼采用阻尼器补强结构减震效果评析

阻尼器是一种效果良好的减震装置,将阻尼器安装于结构中能够适时为结构体系提供阻尼力,从而减小地震作用对结构的破坏。黏滞阻尼器对振动的反应比较敏感,在结构受到较小振动时就可以发挥其减震效果,其阻尼力会随着振动周期和使用状态温度的不同而变化。当地震发生时,安装在结构中的阻尼器会消减地震作用,降低传导到主结构体系的地震能量,减小结构相对位移。本文介绍了黏滞阻尼器的工作原理和安装有黏滞阻尼器的结构体系的阻尼比的计算方法,对减震结构的减震效果的评析方法做出探讨,并以一安装有黏滞阻尼器的台湾某既有钢框架结构为例,分析了(1)该结构在遭受地震作用时的地震反应;(2)该结构体系在不同地震作用水平时的阻尼比,包括主体结构阻尼比和黏滞阻尼器阻尼比;(3)结构安装黏滞阻尼器后的减震效果。实例对本文的减震评析方法和减震效果进行了说明和分析,计算及分析结果表明利用黏滞阻尼器加固既有结构能够取得较好的减震效果,本文所提减震效果评析方法是一种实用有效的评析方法,对类似工程的减震评析具有一定的参考价值。     

水轮机流道压力脉动诱发厂房振动分析

水轮机压力脉动是引起厂房内源振动的主要诱因,如何在振动系统中合理、准确地施加水力荷载的振源特性,是目前机组振动分析的主要难点.文中将压力脉动假定为简谐荷载,通过跟踪楼板的振动变化和共振校核确定机组的振源特性,采用有限元法精细模拟了水轮机流道压力脉动诱发的厂房振动问题,并结合电站特点提出振动控制标准的建议值,由此对振动进...     

钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析

传统钢结构建筑钢板外部震动下承载力分析方法,是基于总体钢板结构以及受力特征,获取载荷同振动频率间的关系,实现承载力的分析,并未对钢板同混凝土间的应力-应变关系进行分析,导致分析结果存在较高的偏差。提出新的钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析方法,将钢结构建筑钢板横截面简化成混凝土的矩形截面和波纹钢板的工字形梁截面,采用ANSYS有限元软件中的CONTACI2接触单元仿真分析钢板同混凝土两者的影响,分析混凝土及钢板的应力-应变关系、界面模块的应力-滑移关系,采用力平衡迭代法获取外部震动下钢板荷载增量;在上述基础工作上采用有限元软件,对外部震动下钢结构建筑钢板实施有限元接触单元建模及承载力分析。实验结果表明,该方法能够实现钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析,并且分析结果具有准确性高和效率高的优点。     

Transient response of a thick beam of bimodular material

Certain materials have different elastic behaviour when they are loaded in tension as compared to compression. As an engineering approximation, they are usually modelled as a bimodular material, i.e. a bilinear material having different Young's moduli in tension and in compression. All of the previous analyses of bimodular beams known to the present investigators have been concerned with either static loading or harmonic vibration. Thus, the present work is believed to be the first to consider transient response of such beams. The transfer-matrix method is used to discretize spatially, while the timewise discretization is accomplished by use of the Newmark beta method.     

地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析

传统低层建筑砌体结构动力特性分析中,易受到外界环境的干扰,砌体结构的完整性欠缺,导致动力特性分析的准确度较低。为提高低层建筑砌体结构的抗震性能,提出地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析方法。首先利用低层建筑砌体结构反应自功率谱,完成砌体结构的自振频率辨认;然后通过941B型超低频率测振仪测试自振频率,筛出振动波形中噪声干扰的区域,获取时域波形和频域波形;最后依据时域波形和频域波形塑造低层建筑砌体三维精细化模型,在该模型基础上,通过子空间迭代算法获取低层建筑砌体结构的模拟结果,分析地震作用下芯柱、圈梁等构造措施对建筑砌体结构动力特征的影响,完成砌体结构的动力特性分析。实验结果表明,利用所提方法对地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性进行分析,得到的分析结果准确度较高。     

考虑流-固耦合影响的挡水结构自振特性

对流体-固体之间的动力相互作用的问题，采用流体有限元法研究结构自振特性的影响。建立了流固耦合运动方程体系，并对耦合方程组的求解过程进行了推导与阐述。编制了流体有限元自动生成程序，使得流固耦合问题从建立模型到分析能够利用计算机自动实现。最后以挡水结构作为算例，分别就不同水位工况和水体采用不同长度模型对结构振动的影响进行了分析。     

考虑竖向地震作用的拱式廊桥的地震响应分析

本文以某大型商业拱式廊桥工程实例为依托,利用有限元软件分别建立了整桥模型和不考虑上部建筑结构的桥梁模型以及不考虑下部桥梁结构的建筑模型,并计算了各自的自振动力特性,在此基础上通过反应谱方法分析了同时考虑水平地震作用和竖向地震作用的廊桥主拱圈和上部建筑结构柱的地震响应以及不同模型计算结果的差异,以此研究桥梁结构与建筑结构的耦合作用,为廊桥的抗震设计或分析提供一定的参考依据。